CH311916A - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin und her gehende Bewegung und umgekehrt. - Google Patents

Description

  Vorrichtung zur Umwandlung einer     Drehbewegung    in eine hin und her  gehende Bewegung und umgekehrt.    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor  richtung zur Umwandlung einer Drehbewe  gung in eine hin und her gehende Bewegung  und umgekehrt. Bei     übliehen    Vorrichtungen  dieser Art wird diese Bewegungsumwandlung  mittels -eines Exzenters, einer Triebstange  und einer Kurbelwelle, einer     Taumelscheibe,     einer Kurvenscheibe oder dergleichen be  wirkt. Solchen mechanischen     Bewegungsum-          wandlungen    haftet der Nachteil an,     dass    sie  mit beträchtlichen     Reibungsverhisten    ver  bunden sein können.  



  Die Erfindung schafft     eine*    Vorrichtung,  die eine unter Umständen nahezu verlustfreie  Bewegungsumwandlung ermöglicht. Nach der  Erfindung     umfasst    die Vorrichtung zwei  Mechanismen, die je mit mindestens einem  Magnetsystem versehen sind, die abwechselnd  die Richtung ändernde Magnetfelder er  zeugen, wobei die     Beweg-Li#gsumwandlung     durch die Magnetkraft zwischen den mitein  ander zusammenarbeitenden Magnetsystemen  der Mechanismen bewirkt wird.  



  Die Erfindung wird nachstehend an Hand  eines in der beiliegenden Zeichnung darge  stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.  



  Die     Fig.   <B>1</B> und 2 zeigen Vorrichtungen,  bei denen zwei     scheibenförmIge        Magnet-          systeine    zur Verwendung kommen.  



       Fig.   <B>3</B> zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie  in     Fig.   <B>1</B> dargestellt, mit drei     scheibenförini-          gen    Magnetsystemen.         Fig.    4 zeigt eine Vorrichtung     entspreehend          -Fig.   <B>3,</B> die mit zylindrischen Magnetsystemen  ausgestattet ist.  



       Fig.   <B>5</B> zeigt eine Abwandlung der Vorrich  tung nach     Fig.    4.  



       Fig.   <B>6</B> zeigt eine Polarisationsart der  Magnetsysteme zur Erläuterung der     Fig.    4  und<B>5.</B>  



  Im Ausführungsbeispiel nach     Fig.   <B>1</B> stellt  <B>A</B> einen Querschnitt der     -WIständigen    Vor  richtung und B eine Seitenansicht eines der  Magnetsysteme der Vorrichtung dar. Die  Vorrichtung besteht aus einem in Drehung  versetzten ersten Mechanismus<B>1,</B> dessen  Drehung derart verwandelt werden soll,     dass     ein Mechanismus 2 eine Hin- und     Herbewe-          gung    vollführt.

   Der Mechanismus<B>1</B> besitzt  zu diesem Zweck ein scheibenförmiges  Magnetsystem<B>3</B> aus     dauermagnetisehem    Ma  terial, in dein in axialer Richtung Pole<B><I>N</I></B>  und<B>S</B> magnetisiert sind, die, längs des Teil  kreises     T    gemessen,     eiin    abwechselnd seine  Richtung wechselndes     Mag-netfeld    erzeugen.  Der Mechanismus 2 besitzt ein ähnliches  Magnetsystem 4 mit einer gleichen Anzahl  von Polen, so     dassMagnetkräfte    zwischen den  Magnetsystemen<B>3</B> und 4 entstehen.

   Der  Mechanismus<B>1</B> wird von einem geeigneten  Kugellager<B>5</B> (schematisch dargestellt) daran  gehindert, eine Hin- und     Herbewegung        zuL     vollführen, während eine Drehung des Mecha  nismus 2 mittels     tangential    angeordneter      Federn<B>6</B> und<B>6'</B> (schematisch dargestellt)  behindert wird, die aber wohl eine Hin- und       Herbewegung    des Mechanismus 2 erlauben.

    In dieser Weise wird bei Drehung des     Meeha-          nismus   <B>1</B> der Mechanismus     2,infolge    der zwi  schen den beiden Magnetsystemen<B>3</B> und 4  auftretenden     Magnetkräfte    eine Hin- und       Herbewegung    vollführen.  



  In einem praktischen Ausführungsbeispiel  betrug der äusserste Durchmesser der Magnet  systeme<B>3</B> und 4<B>-</B> die aus in einem Kranz  angeordneten gesonderten Magnetscheiben  aufgebaut waren<B>-</B> 12 cm,     und    es wurde eine       Axialkraft    von durchschnittlich<B>10 kg</B> ge  messen bei einem mittleren Luftspalt von  2     ipm.    Diese grosse Kraft macht die Vorrich  tung für zahlreiche technische Anwendungen  geeignet, wie zum Beispiel eine     Membran-          pumpe,    ein Rüttelsieb, eine Werkzeughalte  rung für mechanische Bearbeitungen, wie  zum Beispiel Teilen, Schleifen, Polieren,

   für       Prüfgexäte        usw.    Neben der genannten axialen  hin und her gehenden Bewegung vollführt.  der Mechanismus ausserdem eine um seine  Achse     hin    und her pendelnde     Tangentiial-          bewegung,    die unter Umständen benutzt  werden kann.  



       Fig.    2 zeigt eine Abwandlung der Vorrich  tung nach     Fig.   <B>1,</B> bei der der Mechanismus 2       bloss,durch    das Magnetsystem 4 gebildet wird,  der an einer die Drehung verhindernde  Membran<B>7</B> befestigt ist.

   Diese Membran<B>7</B>  bildet zum Beispiel einen Teil einer     Mein-          branpumpe        bzw.    einer Sirene, für welche  Zwecke die geschilderte Vorrichtung beson  ders geeignet ist.<B>Auch</B> kann es vorteilhaft  sein, das Magnetsystem 4 an einer scheiben  förmigen Membran<B>7'</B> aus     ferromagnetischem     Material     (Fig.   <B>2A)</B> zu befestigen, wobei die  dieser Membran zugewandten Pole des  Systems 4 magnetisch kurzgeschlossen werden..  



       Fig.   <B>3</B> zeigt eine Vorrichtung mit drei       scheibenförmigen        Magnet-systemen   <B>8, 9</B> und<B>10</B>  von der in     Fig.    1B     da-rgestellten    Ausgestal  tung. Die Systeme<B>8</B> und<B>10,</B> sind an einem sich  drehenden Mechanismus<B>1,</B> das System<B>9</B> ist  am andern, eine Hin- und     fferbewegung    voll  führenden -Mechanismus 2 befestigt.

   Dabei    sind die Systeme<B>8</B> und<B>10</B> mit den     gleichna-          inigen    Polen einander zugewandt, so     dass    der  Magnetkreis<B>9.</B> entweder von den Polen des  Systems<B>10</B> angezogen und dann gleichzeitig  von denjenigen des Systems<B>8</B> abgestossen  wird (dargestellte Lage), oder bei Drehung  des Systems<B>1</B> über einen Abstand gleich der  Teillänge s der Pole von Magnetsystem<B>8</B> an  gezogen und gleichzeitig von denjenigen     des     Magnetsystems<B>10</B> abgestossen wird.  



  Diese Vorrichtung erlaubt ausserdem eine       zwangläufige    Umwandlung einer Hin- und       Herbeweg-Lmg    in eine Drehbewegung. -Unter  liegt nämlich der Mechanismus 2 einer     Hin-          und        Herbeweg-Ling,    so werden die Pole des  Magnetsystems<B>9</B> die gleichnamigen Pole des  Systems<B>8</B> abstossen und die ungleichnamigen  Pole dieses Systems anziehen, wodurch sieh  der "Mechanismus<B>1</B> um     dieTeillänge    s dreht.

    Bewegt sich das Magnetsystem<B>9</B> danach wie  der in Richtung des Magnetsystems<B>10,</B> 3o  stehen die gleichnamigen Pole dieser Systeme  <B>9</B> und<B>10</B> einander wieder gerade gegenüber,  so     dass    der Mechanismus<B>1</B> weitergedreht wird.  



       Gewünschtenfalls    könnte man auch den  Mechanismus 2 mit einem zweiten scheiben  förmigen Magnetsystem<B>11</B> versehen, das dann  gleichfalls mit dem System<B>10</B>     zusammenarbel-          tet    und zum erzeugten Moment beiträgt.  



  Es ist zum Beispiel auch möglich, einen  der beiden Mechanismen die beiden Bewegun  gen vollführen zu lassen, indem     z-Lun    Beispiel  der andere Mechanismus an jeglicher Bewe  gung gehindert wird. Wird zum Beispiel der  Mechanismus 2 festgehalten, während die  Lagerung des Mechanismus<B>1</B> sowohl eine     Hin-          und        Herbewegung    als auch eine     Drehbewe-          gLing    gestattet, so wird dabei die betreffende  Bewegungsumwandlung ausschliesslich     voni     Mechanismus<B>1</B> bewirkt.  



  Wenn weiter zum Beispiel die mit dein  Mechanismus<B>1</B> verbundene Masse beträchtlich  grösser als die mit dem Mechanismus 2 ver  bundene ist, ist es nicht erforderlich, diesen  Mechanismus<B>1</B> mit Mitteln zu versehen, die  eine Hin- und     Herbewegung    unmöglich  machen, da ja die Massenkräfte bewirken,     dass     sieh der Mechanismus<B>1</B> in eine Mittellage ein-      stellt, während die     Reziprokbewegung    im  wesentlichen vom Mechanismus 2, vollführt  wird.     Fig.4    zeigt ein Beispiel einer solchen  Vorrichtung, die zum Beispiel für eine Sirene  verwendet werden kann.  



       Fig.    4.4 ist eine Vorderansicht einer     ähn-          liehen    Vorrichtung wie in     Fig.   <B>3</B> dargestellt,  bei der der eine Mechanismus<B>1</B> zwei     zyliu-          drische        Magnet-systeme    12. und<B>13</B> trägt und  der andere Mechanismus 2 mit einem     zylindri-          sehen    Magnetsystem 14 versehen ist.

   Die Pole  der Systeme 12,<B>13</B> und 14 erzeugen, wie in  der Seitenansicht nach     Fig.    4B dargestellt,  längs des Teilkreises     T    gemessen, ein ab  wechselnd seine Richtung änderndes     Magnet-          f        eld;    die Systeme 12 und<B>13</B> nach     Fig.    4A  liegen mit den ungleichnamigen Polen neben  einander. Betätigt man also den Mechanismus  <B>1,</B> so wird der Mechanismus 2, dessen Drehung  von der Membran<B>7</B> behindert wird, eine     Hin-          und        Herbewegung    vollführen.

   Die gleichzeitig  auftretende     Axialbewegung    des Mechanismus  <B>1</B> ist dabei, wenn dieser Mechanismus mit  einer hinreichend schweren Masse verbunden  ist,     vernaelilässigbar    klein. Die     Drehgeseliwin-          digkeit    des Mechanismus<B>1</B> wird vorzugsweise  so gewählt,     dass    der Mechanismus 2 in mecha  nische Resonanz gerät.  



  In ähnlicher Weise kann man natürlich  auch mehrere Magnetsysteme auf dem sich  drehenden Mechanismus<B>1</B> anbringen,     äie    eine  Anzahl von Mechanismen 2 in gegebenenfalls  voneinander verschiedener     ReziprokbewegLing     versetzen, zum Beispiel für eine     Mehrton-          sirene.    Umgekehrt kann man auch einen sieh  hin und her bewegenden Mechanismus 2 mit  mehreren sich drehenden Mechanismen<B>1</B> zu  sammenarbeiten lassen.  



  Das     Mitdrehen    des Mechanismus<B>92</B> kann  statt von der Membran<B>7</B> auch von einem fest  angeordneten. zylindrischen Magnetsystem<B>15</B>       (Fig.    4ss,<B>C)</B> verhindert werden, dessen Pole  in ähnlicher Weise wie bei den Systemen 12,  <B>13</B> und 14 ein abwechselnd seine Richtung  änderndes Magnetfeld erzeugen.  



       Fig.   <B>5</B> zeigt eine Abwandlung der Vor  richtung nach     Fig.    4, bei der der eine Mecha  nismus<B>1,</B> der lediglich aus den zylindrischen         Miagaetsystemen    12 und<B>13</B> besteht, fest an  geordnet ist, während der andere Mechanis  mus 2 neben einem mit den Magnetsystemen  12,<B>13</B> zusammenarbeitenden System 14 einen       lerromagnetischen,    zum Beispiel weicheiser  nen Zylinder<B>18</B> besitzt, der bei einem eine  Wicklung<B>19</B> eines Saugmagneten 20 durch  fliessenden Strom nach links gezogen wird,  während, wenn kein Strom durch die - Wick  lung<B>19</B> fliesst, der Mechanismus 12 wie  der nach rechts durch eine Feder 21  gedrückt wird.

   Der Mechanismus 2 wird  also bei wechselndem Strom durch die       Wieklung   <B>19</B> gleichzeitig eine     -I-Iin-    und     Her-          bewegung    und eine     Drebbewegung    vollführen,  wobei es gegebenenfalls vorteilhaft ist, die  mechanische Resonanz des Mechanismus 2 für  die Hin- und     Herbewegung    gleich dem doppel  ten der Frequenz des die Wicklung<B>19</B> durch  fliessenden Wechselstroms zu wählen.  



  Statt     dass    in die Magnetsysteme 12,<B>13,</B> 14,  entsprechend der in     Fig.   <B>6.A</B> dargestellten<B>Ab-</B>  wicklung, Pole<B>N</B> und<B>S</B> rechteckiger Form  eingeführt werden, wobei die Richtung, in der  sieh der Mechanismus 2 bei Betätigung der  Vorrichtung drehen wird, vom     Zuf    all ab  hängt, kann man zum Beispiel nach     Fig.    6B  die Pole mit der einen Polarität<B>(N)</B> in einem  ununterbrochenen Zickzack in das System 12,  <B>1-3</B> einführen, während die entsprechenden       Zickzackpole    mit der andern Polarität<B>(S)</B> an  den gestrichelten Linien von den erstgenann  ten Polen<B>(N)</B> unterbrochen werden.

   Bewegt  sich dann das System 14, in das abwechselnd  Nordpole<B>(N),</B> Südpole<B>(S)</B> und neu  trale Zonen<B>(C)</B> eingeführt sind, längs  des 'Systems     112,   <B>13</B> hin und her, so  wird eine Drehrichtung, entsprechend einer  Verschiebung des Systems 14<B>längs</B> des  Systems 12,<B>13,</B> in     Fig.,6B    nach unten, bevor  zugt, da die Pole an den     gestriehelten    Linien  einer     Au#wärtsverseliiebung    entgegenwirken. i  Eine solche Vorrichtung ist dann sehr ge  eignet zum Beispiel zum     ZäHen    von     Strom-          impulsen.     



  Die dargestellten Magnetsysteme werden  vorzugsweise aus einem Material hergestellt,.  mit einem Verhältnis zwischen der remanen-           ten    Induktion B,     und    der     Koerzitivkraft    der       Indu & tion        ]3Hc    kleiner als 4, zum Beispiel wie  im Schweizer Patent     Nr.   <B>3067713</B>     beschriebeit.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh bewegung in eine hin und her gehende Be wegung und umgekehrt-, die zwei Mechanismen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Mechanismen<B>je</B> mit mindestens einemMagnet- systein versehen sind, die abwechselnd die Richtung ändernde Magnetfelder erzeugen, wobei die Bewegungsumwandlung durch die Magnetkraft zwischen den miteinander zusain- menarbeitenden Magnetsystemen der Mecha nismen bewirkt wird, <B>UNTERANSPRÜCHE:

   </B> <B>1.</B> Vorrichtung nach Fatentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Mechanismen <B>je</B> mit mindestens einem scheibenförmigen, in axialer Richtung magnetisierten Magnetsystem versehen sind. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Mechanismen <B>je</B> mit mindestens einem zylindriselien, ilt radialer Richtung magnetisierten -.Hagnet- system versehen sind.

   <B>3.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch, da- durell gekennzeichnet, dass mindestens einer der Mechanismen wenigstens zwei Magnet systeme enthält. 4. Vorrichtung nach Unteransprucli <B>3,</B> da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die bei der Betätigung nur eine Drehun-,- in einer einzigen Richtung erlauben.

   <B>5.</B> Vorrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass in die genannten zwei Magnetsysteme an einein Meehanismus gemeinsam Pole der einen Polarität in eineni ununterbrochenen Zickzack und Pole dtr andern Polarität in einem von den erstgenann ten Polen unterbrochenen Zickzack angeord- j-.tet sind.

   <B>6.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch Magnetkreise aus dauernd magnetischem Material mit einer remanenten Induktion B, die kleiner ist als das 4fache der Koerzitivkraft der magnetischen In duktion 131fc.